Modulación circadiana de la estimación de intervalos cortos de tiempo

• Autores: Bussi, Ivana Leda
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Agostino, Patricia; Golombek, Diego; Prieto, Jimena; Frenkel, Lia; Murer, Mario Gustavo; Laje, Rodrigo
• Materia: Ritmos biológicos; Ritmo circadiano; Melatonina; Biological rhythms; Circadian rhythm; Melatonin
• Institución: Universidad Nacional de Quilmes

Fil: Bussi, Ivana Leda. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Cronobiología; Argentina.
Con el objetivo de adaptarse a un entorno cambiante, los organismos han desarrollado sistemas temporales que les permiten predecir eventos ambientales importantes para su supervivencia. Entre los sistemas temporales desarrollados para tal fin, los cuales abarcan más de diez órdenes de magnitud, se encuentra el sistema de estimación de intervalos cortos de tiempo (en inglés, interval timing). Este sistema opera en el rango de segundos a minutos y está involucrado en la percepción consciente del paso del tiempo (es decir, requiere procesamiento cognitivo). Por otro lado, el sistema circadiano controla procesos fisiológicos y comportamentales con un período cercano a un día. El presente trabajo consistió en la dilucidación de la relación que existe entre estos dos sistemas temporales. En el primer capítulo, se modificaron variables que afectan a los ritmos circadianos de manera característica, a fin de evaluar de qué manera el sistema de estimación de intervalos cortos de tiempos respondía a esos cambios. Se demostró que la estimación de tiempo tiene una variación diaria y que la misma persiste en condiciones de oscuridad constante. Además, se vio que la habilidad de estimar el tiempo se ve afectada por una desincronización transitoria de los ritmos circadianos causada por un cambio abrupto en el esquema de iluminación. Más aun, se observó que en condiciones de luz constante, las cuales causan arritmicidad circadiana, los animales son incapaces de estimar correctamente el paso del tiempo. Por otro lado, se demostró que el déficit en la estimación de intervalos cortos de tiempo que presentaron los ratones en condiciones de luz constante no se debe a problemas de visión, ansiedad y memoria que pudieran causar estas condiciones de iluminación. Por otro lado, se propusieron dos moduladores de la comunicación entre ambos sistemas temporales: el neurotransmisor dopamina y la hormona melatonina. En el segundo capítulo, se estudió a la dopamina (DA) como posible mediador de la comunicación entre ambos sistemas, ya que es una molécula clave en el proceso de estimación temporal y, a su vez, su ruta metabólica forma un circuito que está sujeto a regulación circadiana de algunos de sus elementos. Se demostró que la administración de un precursor de DA mejora la estimación de tiempo en animales en condiciones de luz constante. Además, se encontró un ritmo diario en los niveles estriatales del neurotransmisor, el cual es abolido en condiciones de luz constante. Este capítulo también reveló que elementos de la señalización dopaminérgica como: tirosina hidroxilasa (TH), el receptor D2 y el producto de metabolización de dopamina, DOPAC, presentan ritmos diarios que se pierden en condiciones de luz constante. El mismo comportamiento se encontró en la expresión de la proteína reloj PER2 en estriado. Por otro lado, se demostró que la motivación por una recompensa, comportamiento ligado a la función dopaminérgica, presenta un ritmo diario en ratones jóvenes y que esta diferencia se pierde en animales viejos. Finalmente, en el tercer y último capítulo, se estudió a la melatonina (MT) como mensajero entre los dos sistemas en estudio. Se demostró que la falta de esta hormona afecta la estimación de intervalos cortos de tiempo, y que la administración de la misma en agua de bebida restablece la capacidad de estimar el tiempo en ratas pinealectomizadas. A su vez, se determinó que la ratas que poseen MT se ven menos afectadas por una desincronización transitoria causada por un cambio abrupto en el esquema de luz, en comparación con las ratas que no poseen la hormona endógena. Por otro lado, se demostró que la acción de la hormona es horario=específica y que solo mejora la estimación del tiempo cuando la tarea es realizada durante la noche. Además, se halló que las ratas que no poseen la hormona presentan mayores niveles de DA estriatal durante la noche, y que la administración de MT exógena disminuye estos niveles, restaurando los valores normales. El estudio del procesamiento temporal tiene una enorme relevancia en las áreas de Neurociencias y Medicina, sobre todo en aquéllas que estudian desórdenes neurológicos como las enfermedades de Parkinson, Alzheimer, Huntington o Esquizofrenia. Los resultados de la presente tesis permiten conocer un poco más los mecanismos por los cuales los relojes biológicos son capaces de dar cuenta de los cambios ambientales e informar al organismo del patrón temporal más adecuado para su funcionamiento. La importancia de este proyecto se encuadra dentro del objetivo global de comprender los mecanismos de procesamiento temporal, que resultan fundamentales para la supervivencia y el desempeño óptimo de los organismos.